摘 要：在當今全球范圍內，電動汽車的普及和清潔能源的發展成為應對氣候變化和能源安全挑戰的重要舉措。隨著電動汽車的銷量不斷增長，電力新能源充電樁作為其主要充電設施，扮演著至關重要的角色，全球充電樁數量的增加和電動汽車的普及，使得充電樁的管理與運營面臨著越來越大的挑戰。本文深入探討電力新能源充電樁的智能化管理技術和與電網的有效互聯策略，以提高充電樁的利用效率、降低能源成本，促進清潔能源的大規模應用，同時為電網的穩定運行提供有力支持。
關鍵詞：電力新能源；智能化管理；電網互聯；優化

引言：傳統充電樁通常采用人工巡檢和簡單的遠程監控方式，這種方式管理效率低下，且難以適應充電需求的動態變化，容易導致充電樁資源的浪費和運行成本的增加[1]。近年來，電網的發展和變化也給充電樁的運營帶來了一系列挑戰，如電網負荷的不均衡、電能浪費、峰谷差異等問題，需要采取更加智能和高效的管理手段來應對。充電樁與電網的互聯能夠實現充電需求與電網負荷的動態平衡，有效降低電網負荷峰值，提高電網的穩定性和可靠性。然而，當前充電樁與電網之間的互聯程度較低，缺乏有效的信息交互和智能化管理手段，導致充電樁運營效率低下，電網負荷無法得到合理分配和優化配置。
1.電力新能源充電樁的智能化管理概述
電力新能源充電樁的智能化管理是提升充電效率的關鍵，電力新能源充電樁的智能化管理可以提高充電樁的效率、可靠性和智能化水平，以滿足電動汽車快速增長的充電需求，并與電網實現智能互聯，需要充分集成先進的傳感器、通信技術和智能算法，智能充電樁能夠實現實時監測、遠程控制、故障診斷和智能調度等功能。電力新能源充電樁是一種用于為電動車輛充電的設備，其構成主要包括充電樁本體、充電連接器、控制器、智能管理系統以及必要的安全保護裝置，充電樁本體是充電設備的主體部分，通常由支架、充電插座、顯示屏等組成，提供給電動車輛供電的接口。除此之外，充電連接器是用于連接電動車輛和充電樁的關鍵組件，具有防水、防塵和防腐蝕的特性，以確保充電連接的穩定性和安全性。控制器是充電樁的核心部件，負責控制充電過程中的電流、電壓和充電功率，保障充電過程的穩定和安全[2]。

一方面，智能化管理使得充電樁能夠實時監測充電過程中的各項參數，包括電量、充電速率、充電時間等，從而確保充電過程的安全和穩定，通過遠程控制功能，管理人員可以遠程監控和控制充電樁的運行狀態，實現遠程開啟、關閉、調節充電功率等操作，提高了管理的便捷性和靈活性。另一方面，智能化管理還包括故障診斷功能，能夠及時檢測充電樁的故障，并提供相應的維修建議，減少了故障對充電樁運行的影響，在此基礎上智能化管理通過智能調度算法，實現充電樁之間的動態平衡和電網負荷的優化配置，提高了充電樁的利用率和充電效率，同時降低了電網的負荷峰值，促進了清潔能源的大規模應用。
2. 電力新能源充電樁的智能化管理的技術框架
2.1 設備控制與監測
電力新能源充電樁的智能化管理技術框架中，設備控制與監測涵蓋了充電樁設備的控制和實時監測功能，具體實施的過程中可以整合先進的傳感器技術、通信技術和數據處理算法，在很大程度上實現了對充電樁設備的精準控制和全面監測。在智能充電樁設備控制與監測的過程中，運用的控制算法能夠實時監測充電樁的各項參數，如電流、電壓、溫度等，以及充電過程中的狀態信息，如充電功率、剩余充電時間等，來保障充電過程的穩定性和安全性。基于實時監測數據，算法能夠及時發現充電樁設備的異常情況，如電流過大、電壓異常等，從而采取相應的控制措施，如自動降低充電功率或中斷充電過程，以防止設備損壞或安全事故發生。其次，算法還能根據充電樁設備的工作狀態和充電需求，自動調節充電功率和充電時間，實現對充電過程的智能化控制，提高了充電效率和用戶體驗。此外，算法還結合了預測分析技術，通過對歷史數據和實時環境信息的分析，預測未來充電需求和電網負荷情況，以優化充電策略和資源配置，進一步提高了充電樁的利用效率和電網的負荷平衡能力。
2.2 用戶管理與支付
電力新能源充電樁的智能化管理技術框架中，用戶管理與支付是至關重要的組成部分，它涵蓋了用戶身份識別、充電權限管理以及支付結算等功能。這一技術框架通過整合先進的身份識別技術、數據加密技術和支付系統，實現了對充電樁用戶的精準管理和便捷支付。
2.3 能源管理與優化
電力新能源充電樁的智能化管理技術框架中，能源管理與優化是至關重要的組成部分，它涵蓋了能源的供需平衡、能源的高效利用以及電網負荷的優化配置等功能，能源管理與優化技術框架的實施，不僅能夠提高充電樁的能源利用率和運行效率，還能夠優化電網的運行和資源配置，為電力新能源充電樁的智能化管理和電網互聯提供了重要的技術支持[4]。
一方面，電力新能源建設的技術框架通過整合先進的數據分析技術、智能算法和能源調度系統，實現了對充電樁能源的智能管理和優化利用。具體而言，在能源管理方面，智能化管理系統能夠實時監測電網能源的供給情況和充電樁的充電需求，通過智能算法進行能源調度和分配，實現充電樁之間的能源平衡和電網負荷的優化配置。另一方面，在能源優化方面，系統可以根據電網負荷情況和能源價格變化，自動調整充電策略，實現能源的高效利用和成本最小化。除此之外，系統能夠預測未來的能源需求和供給情況，提前做出相應的調整，確保了能源的穩定供應和充足利用，在電網負荷優化方面，智能化管理系統可以根據電網負荷情況和能源分布情況，調整充電樁的運行狀態和充電策略，實現了電網負荷的均衡分配和峰谷削平，提高了電網的穩定性和可靠性。
3. 電力新能源電網互聯的優化策略
3.1 智能充電調度
電力新能源充電樁的智能化管理與電網互聯的優化策略中，智能充電調度是一項關鍵性的技術手段，該方法的實施可以是吸納充電樁之間的能源協調與平衡，以及與電網的有效互聯。具體而言，通過整合先進的數據分析技術、智能算法和實時監測系統，實現了對充電樁充電需求的動態調度與優化配置，智能化管理系統能夠實時監測充電樁的充電狀態、充電需求以及電網的負荷情況，利用數據分析技術對充電樁的充電需求進行預測和分析。除此之外，基于智能算法，系統可以實現對充電樁的智能調度，根據充電需求的優先級、電網負荷情況以及能源價格等因素，合理分配充電資源，實現了充電樁之間的能源協調與平衡，并且智能充電調度策略還可以根據電網負荷的峰谷變化，調整充電策略，實現了電網負荷的優化配置與峰谷削平，提高了電網的穩定性和可靠性。
3.2 電價感知充電
電力新能源充電樁的智能化管理與電網互聯的優化策略中，電價感知充電是一項關鍵性的技術手段，旨在利用實時電價信息，調整充電策略，實現充電成本的最小化與電網負荷的平衡，可以通過整合先進的數據分析技術、智能算法和實時監測系統，實現對電價信息的實時感知與充電策略的智能調整[5]。

其一，智能化管理系統能夠實時獲取電網的實時電價信息，并結合充電樁的充電需求和用戶的偏好，進行電價感知充電策略的制定。其二，基于智能算法，系統可以根據電價的波動情況和充電樁的充電需求，動態調整充電策略，選擇最優的充電時段和充電功率，以實現充電成本的最小化。其三，電價感知充電策略還可以根據電網負荷的變化，調整充電樁的充電功率，實現電網負荷的平衡和峰谷削平，提高電網的穩定性和可靠性。
3.3 電網支持
電力新能源充電樁的智能化管理與電網互聯的優化策略中，電網支持是一項至關重要的技術手段，具體應用過程中可以通過智能化管理系統與電網的有效互聯，提供對電力新能源充電樁的智能監控、調度和支持，從而實現電網與充電樁之間的互動與協同。具體而言，在電力新能源充電樁智能化管理的過程中，基于先進的通信技術、數據分析技術和實時監測系統的全面整合，實現了充電樁與電網之間的實時信息交互和智能化管理。除此之外，智能化管理系統能夠實時監測電網的運行狀態、負荷情況以及能源供應情況，獲取實時的電網數據，智能化管理系統通過通信技術與電網實現實時數據交互，將電網狀態信息反饋到充電樁管理系統中，以實現對充電樁的智能調度和優化配置，對應的電網支持策略還可以根據電網負荷的變化和能源供給情況，調整充電樁的充電策略，實現充電樁與電網之間的互動與協同，且智能化管理系統還可以通過與電網的互聯，提供實時的電網支持和應急響應，為電網的穩定運行提供重要保障。
3.4 儲能系統協同管理
電力新能源充電樁的智能化管理與電網互聯的優化策略中，儲能系統協同管理是關鍵性的技術手段，在利用儲能系統與充電樁之間的協同作用，提高電網的穩定性、可靠性和能源利用效率，該策略通過整合先進的儲能技術、智能控制算法和實時監測系統，實現了充電樁與儲能系統之間的實時數據交互和智能化管理[6]。
首先，智能化管理系統能夠實時監測電網負荷情況、儲能系統的儲能狀態以及充電樁的充電需求，獲取實時的能源數據。其次，系統通過智能控制算法，實現充電樁與儲能系統之間的協同管理，根據電網負荷情況和儲能系統的儲能狀態，調整充電策略和能源分配方案，實現能源的靈活調配和峰谷削平，并且儲能系統協同管理策略還可以根據電網的運行情況和能源供給情況，調整儲能系統的充放電策略，為電網的穩定運行提供重要支持。最后，智能化管理系統還可以利用儲能系統的備用能量，為電網提供應急支持和儲能調節服務，提高電網的安全性和穩定性。

4.安科瑞充電樁收費運營云平臺助力有序充電開展

4.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費運營云平臺系統通過物聯網技術對接入系統的電動電動自行車充電站以及各個充電整法行不間斷地數據采集和監控，實時監控充電樁運行狀態，進行充電服務、支付管理，交易結算，資要管理、電能管理，明細查詢等。同時對充電機過溫保護、漏電、充電機輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進行預警；充電樁支持以太網、4G或WIFI等方式接入互聯網，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

4.2應用場所

適用于民用建筑、一般工業建筑、居住小區、實業單位、商業綜合體、學校、園區等充電樁模式的充電基礎設施設計。

4.3系統結構

系統分為四層：

1）即數據采集層、網絡傳輸層、數據層和客戶端層。

2）數據采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協議為標準modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數，并進行電能計量和保護。

3）網絡傳輸層：通過4G網絡將數據上傳至搭建好的數據庫服務器。

4）數據層：包含應用服務器和數據服務器，應用服務器部署數據采集服務、WEB網站，數據服務器部署實時數據庫、歷史數據庫、基礎數據庫。

5）應客戶端層：系統管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費平臺。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動充電。

小區充電平臺功能主要涵蓋充電設施智能化大屏、實時監控、交易管理、故障管理、統計分析、基礎數據管理等功能，同時為運維人員提供運維APP，充電用戶提供充電小程序。

作者介紹：

曹華偉，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司

Tel:137/7441/3253（V同號）

4.4安科瑞充電樁云平臺系統功能

4.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點分布情況，對設備狀態、設備使用率、充電次數、充電時長、充電金額、充電度數、充電樁故障等進行統計顯示，同時可查看每個站點的站點信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統一管理小區充電樁，查看設備使用率，合理分配資源。

4.4.2實時監控

實時監視充電設施運行狀況，主要包括充電樁運行狀態、回路狀態、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

4.4.3交易管理

平臺管理人員可管理充電用戶賬戶，對其進行賬戶進行充值、退款、凍結、注銷等操作，可查看小區用戶每日的充電交易詳細信息。

4.4.4故障管理

設備自動上報故障信息，平臺管理人員可通過平臺查看故障信息并進行派發處理，同時運維人員可通過運維APP收取故障推送，運維人員在運維工作完成后將結果上報。充電用戶也可通過充電小程序反饋現場問題。

4.4.5統計分析

通過系統平臺，從充電站點、充電設施、、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統計信息、能耗統計信息等。

4.4.6基礎數據管理

在系統平臺建立運營商戶，運營商可建立和管理其運營所需站點和充電設施，維護充電設施信息、價格策略、折扣、優惠活動，同時可管理在線卡用戶充值、凍結和解綁。

4.4.7運維APP

面向運維人員使用，可以對站點和充電樁進行管理、能夠進行故障閉環處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電充值情況，進行遠程參數設置，同時可接收故障推送

4.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

4.5系統硬件配置

5.結束語
綜上所述，電力新能源充電樁的智能化管理與電網互聯的優化策略是促進清潔能源應用和電網運行的關鍵措施。具體的優化策略中，智能充電調度、電價感知充電和儲能系統協同管理等技術手段發揮了重要作用，實現了充電成本的降低、電網負荷的優化和能源的有效利用，綜合考慮各項技術策略的實施方法，電力新能源充電樁的智能化管理與電網互聯的優化策略能夠有效提高充電樁的利用效率，并且最大化降低能源成本，促進清潔能源的大規模應用，同時為電網的穩定運行提供了有力支持，具有廣泛的應用前景和重要的實踐意義。

參考文獻
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[5] 張旻,彭夢妮,夏向陽,等.新能源電動汽車參與電網頻率控制研究[J].中國電力,2017,50(8):173-178.
[6] 薛露露,劉堅,劉岱宗.中國實現電動汽車與電網協同的可行性分析[M].北京:社會科學文獻出版社,2020:337-353.

審核編輯 黃宇